RAID یک راه حل است که در ابتدا برای بازار سرور شبکه به عنوان وسیله ای برای ایجاد ذخیره سازی بزرگ با هزینه پایین ساخته شده است. اساسا، چند هارد دیسک ارزان قیمت را می گیرند و آنها را از طریق یک کنترل کننده با هم به یک درایو بزرگ با ظرفیت بزرگ تر می رسانند. این همان چیزی است که RAID نامیده می شود: آرایه ای بیش از حد از درایو ارزان قیمت یا دیسک. برای رسیدن به این هدف، نرم افزار و کنترلر تخصصی برای مدیریت اطلاعات تقسیم شده بین درایوهای مختلف مورد نیاز بود.
در نهایت، توان پردازشی سیستم کامپیوتری استاندارد شما این امکان را برای ویژگی های خود در بازار کامپیوتر شخصی فراهم می کند .
در حال حاضر ذخیره سازی RAID ممکن است مبتنی بر نرم افزار یا سخت افزار باشد ، و می تواند برای سه هدف مشخص استفاده شود. این شامل ظرفیت، امنیت و عملکرد است. ظرفیت یک ساده است که معمولا در تقریبا هر نوع راه اندازی RAID استفاده می شود. به عنوان مثال، دو هارد دیسک می تواند به عنوان یک درایو واحد به سیستم عامل به طور موثر ایجاد یک درایو مجازی است که دو برابر ظرفیت است. عملکرد یکی دیگر از دلایل اصلی استفاده از راه اندازی RAID بر روی یک کامپیوتر شخصی است. در همان مثال از دو درایو که به عنوان یک درایو واحد استفاده می شود، کنترل کننده می تواند یک تکه داده را به دو بخش تقسیم کند و سپس هر یک از این قطعات را در یک درایو جداگانه قرار دهد. این به طور موثر عملکرد نوشتن یا خواندن داده ها در سیستم ذخیره سازی را دو برابر می کند. در نهایت، RAID می تواند برای امنیت داده استفاده شود.
این کار با استفاده از برخی از فضای درایوها انجام می شود که اساسا داده هایی را که در هر دو درایو نوشته می شود، کلون می کنند. یک بار دیگر، با دو درایو می توانیم آن را به طوری که داده ها به هر دو درایو نوشته شده است. بنابراین، اگر یک درایو نتواند، دیگر هنوز داده است.
بسته به اهداف آرایه ذخیره سازی که می خواهید برای سیستم کامپیوتری خود بسازید، از یکی از سطوح مختلف RAID برای رسیدن به این سه هدف استفاده خواهید کرد.
برای کسانی که با استفاده از هارد دیسک در رایانه خود کار می کنند احتمالا بیشتر از یک ظرفیت است. از سوی دیگر، کسانی که از درایوهای حالت جامد استفاده می کنند ، احتمالا می خواهند راهی برای کشیدن درایو های کوچکتر و اتصال آنها به یکدیگر برای ایجاد یک درایو بزرگتر داشته باشند. بنابراین اجازه دهید نگاهی به سطوح مختلف RAID که می توان با رایانه شخصی مورد استفاده قرار داد.
RAID 0
این پایین ترین سطح از RAID است و در واقع هیچ نوع افزونگی ارائه نمی دهد و به همین دلیل است که به سطح 0 اشاره می شود. اساسا، RAID 0 دارای دو یا چند درایو است و آنها را به هم می ریزد تا یک درایو بزرگتر را طراحی کنند. این از طریق یک پردازنده به نام striping به دست می آید. بلوک داده ها به تکه های داده شکسته می شوند و سپس به ترتیب درایوها نوشته می شوند. این کار باعث افزایش کارایی می شود زیرا داده ها می توانند به طور همزمان توسط کنترل کننده به درایوها به طور موثر ضرب سرعت درایوها افزایش یابد. در زیر یک مثال از این که چگونه ممکن است در سه دیسک کار کند:
| درایو 1 | درایو 2 | درایو 3 | |
|---|---|---|---|
| بلوک 1 | 1 | 2 | 3 |
| بلوک 2 | 4 | 5 | 6 |
| بلوک 3 | 7 | 8 | 9 |
برای اینکه RAID 0 به طور موثر برای افزایش عملکرد سیستم کار کند، شما باید سعی کنید و سازگار با درایوها باشید. هر درایو باید یک ظرفیت ذخیره سازی دقیق و ویژگی های عملکرد داشته باشد.
اگر آنها نباشد، ظرفیت محدود به چندین کوچکترین از درایوها و عملکرد به کمترین درایوها خواهد بود، زیرا باید صبر کنید تا تمام نوارها قبل از رفتن به مجموعه بعدی نوشته شوند. ممکن است از درایوهای ناسازگار استفاده کنید، اما در این حالت، تنظیم JBOD ممکن است موثرتر باشد.
JBOD فقط یک دسته از درایو ها را نشان می دهد و به طور موثر فقط مجموعه ای از درایو ها است که می توانند به طور مستقل از یکدیگر دسترسی پیدا کنند اما به عنوان درایو ذخیره سازی تنها به سیستم عامل نمایش داده می شوند. این به طور معمول با داشتن فاصله داده بین درایوها به دست می آید. اغلب این به عنوان SPAN یا BIG نامیده می شود.
به طور موثر، عمل همه آنها را به عنوان یک دیسک تنها می بیند اما بلوک ها در دیسک اول نوشته می شود تا زمانی که آن را پر کند، سپس به مرحله دوم، سپس سوم، و غیره. این برای اضافه کردن ظرفیت اضافی به سیستم کامپیوتری موجود مفید است و با درایو های مختلف اندازه، اما عملکرد آرایه درایو را افزایش نمی دهد.
بزرگترین مشکل نصب RAID 0 و JBOD امنیت اطلاعات است. از آنجا که چندین درایو دارید، شانس فساد داده ها افزایش می یابد زیرا شما امتیاز بیشتری از شکست دارید . اگر هر درایو در یک آرایه RAID 0 نتواند، تمام داده ها غیرقابل دسترسی می شوند. در JBOD یک شکست درایو منجر به از بین رفتن هر داده ای می شود که در آن درایو اتفاق افتاده است. در نتیجه، برای کسانی که مایل به استفاده از این روش ذخیره سازی هستند، بهتر است که ابزارهای دیگری برای پشتیبان گیری از اطلاعات خود داشته باشند.
RAID 1
این اولین سطح واقعی RAID است زیرا سطح کامل داده های ذخیره شده در آرایه را فراهم می کند. این کار از طریق یک فرایند انجام می شود که به نام معکوس است. به طور موثر، تمام اطلاعاتی که به سیستم نوشته شده است به هر درایو در آرایه سطح 1 کپی می شود. این نوع RAID به طور معمول تنها با یک جفت درایو انجام می شود، زیرا اضافه کردن درایوهای بیشتر ظرفیت اضافی را اضافه نمی کند، فقط افزونگی بیشتر. برای مثال بهتر از این است، در اینجا یک نمودار است که نشان می دهد چگونه به دو درایو نوشته می شود:
| درایو 1 | درایو 2 | |
|---|---|---|
| بلوک 1 | 1 | 1 |
| بلوک 2 | 2 | 2 |
| بلوک 3 | 3 | 3 |
برای به دست آوردن موثر استفاده از راه اندازی RAID 1، سیستم یک بار دیگر از درایوهای مشابه استفاده می کند که دارای امتیازات مشابه و ظرفیت هستند.
اگر از درایوهای ناسازگار استفاده می شود، ظرفیت آرایه برابر با کوچکترین درایو ظرفیت در آرایه است. به عنوان مثال، اگر یک و نیم ترابایت و یک ترابایت درایو در یک آرایه RAID 1 استفاده شود، ظرفیت این آرایه در سیستم تنها یک ترابایت خواهد بود.
این سطح از RAID برای امنیت داده ها بسیار موثر است زیرا دو درایو به طور موثر یکسان هستند. اگر یکی از دو درایو شکست خورده باشد، دیگر اطلاعات کامل از دیگران است. مشکل با این نوع از راه اندازی به طور کلی تعیین می کند که چه تعداد از درایو ها شکست خورده است زیرا اغلب ذخیره سازی غیر قابل دسترسی می شود زمانی که یکی از دو شکست می شود و به درستی بازگردانده نمی شود تا یک درایو جدید جایگزین آن شکست خورده و بازیابی فرآیند اجرا می شود همانطور که قبلا ذکر شد، از این نیز به هیچ وجه عملکردی به دست نمی آید. در حقیقت، از کارایی کنترل کننده برای RAID، کاهش عملکردی کم خواهد شد.
RAID 1 + 0 یا 10
این ترکیبی تا حدودی پیچیده از سطح RAID 0 و سطح 1 است . به طور موثر، کنترل کننده به حداقل 4 درایو نیاز دارد تا بتواند در این حالت عمل کند، زیرا آنچه که انجام شده این است که دو جفت درایو ایجاد کند. اولین مجموعه ای از درایوها یک آرایه آینه ای است که داده های بین دو را کلون می کند. مجموعه دوم از درایو ها نیز آشکار شده است، اما تنظیم شده است تا نوار اول. این فراهم می کند که هر دو داده های افزونگی و دستاوردهای عملکرد. در زیر نمونه ای از نحوه قرار دادن داده ها در چهار درایو با استفاده از این نوع راه اندازی می باشد:
| درایو 1 | درایو 2 | درایو 3 | درایو 4 | |
|---|---|---|---|---|
| بلوک 1 | 1 | 1 | 2 | 2 |
| بلوک 2 | 3 | 3 | 4 | 4 |
| بلوک 3 | 5 | 5 | 6 | 6 |
برای صادق بودن، این یک حالت مطلوب RAID نیست که در سیستم کامپیوتری اجرا شود. در حالی که برخی از کارایی آن را افزایش می دهد، این واقعا خوب نیست زیرا مقدار زیادی سربار در سیستم است. علاوه بر این، از بین بردن فضای زیادی است زیرا آرایه ی درایو تنها نیمی از ظرفیت یك درایو را در بر می گیرد. اگر از درایوهای ناسازگار استفاده می شود، عملکرد به کمترین درایو محدود می شود و ظرفیت تنها دو برابر کوچکترین درایو خواهد بود.
RAID 5
این بالاترین سطح RAID است که می تواند در سیستم های کامپیوتری مصرفی یافت شود و یک روش بسیار موثر برای افزایش ظرفیت و اضافه کاری است. این را از طریق یک فرایند داده برداشتن با هم برابر می کند. حداقل این سه درایو برای انجام این کار لازم است، زیرا داده ها در چندین درایو به خطوط تقسیم شده اند، اما پس از آن یک بلوک در سراسر نوار برای پارتی تعیین می شود. برای توضیح این بهتر، ابتدا نگاهی به نحوه قرار دادن داده ها در سه درایو می دهیم:
| درایو 1 | درایو 2 | درایو 3 | |
|---|---|---|---|
| بلوک 1 | 1 | 2 | پ |
| بلوک 2 | 3 | پ | 4 |
| بلوک 3 | پ | 5 | 6 |
در اصل، کنترل کننده درایو یک تکه از داده ها را در تمام درایوهای آرایه می نویسد. اولین بیت داده بر روی درایو اول قرار می گیرد و دوم در دوم قرار می گیرد. درایو سوم بیت برابر را دریافت می کند که اساسا یک مقایسه اطلاعات باینری در اولین و دوم است. در ریاضی باینری، فقط 0 و 1 دارد. برای مقایسه بیت ها، فرآیند ریاضی بولی انجام می شود. اگر دو عدد به عدد حقیقی (0 + 0 یا 1 + 1) اضافه شود، بیت برابر می شود صفر است. اگر این دو به یک عدد عدد (1 + 0 یا 0 + 1) اضافه شوند، بیت برابر خواهد بود. دلیل این امر این است که اگر یکی از درایوها نتواند انجام شود، کنترل کننده می تواند اطلاعاتی را از دست رفته بیابد. به عنوان مثال، اگر یک درایو نتواند، فقط رانندگی دو و سه، و دو راننده دارای بلوک داده ای از یک است و درایو سه دارای یک بلوک برابر از یک است، پس بلوک داده های از دست رفته در درایو باید صفر باشد.
این کار اضافه کردن داده های مؤثر است که اجازه می دهد تمام داده ها در صورت شکست یک درایو بازگردانده شوند. در حال حاضر برای بیشتر تنظیمات مصرف کننده، یک شکست هنوز به سیستم منتهی نخواهد شد، زیرا در حالت عملکردی نیست. برای به دست آوردن عملکرد سیستم، لازم است که درایو شکست خورده با یک درایو جدید جایگزین شود. سپس یک فرآیند بازسازی داده ها باید در سطح کنترل کننده انجام شود و سپس یک تابع بولین معکوس برای بازسازی داده ها در درایو گم شده انجام می شود. این می تواند بعضی وقت ها را، به ویژه برای درایوهای بزرگتر، اما حداقل قابل بازیابی است.
اکنون ظرفیت یک آرایه RAID 5 به تعداد درایوهای موجود در آرایه و ظرفیت آنها بستگی دارد. یک بار دیگر، آرایه توسط کوچکترین درایو ظرفیت در آرایه محدود شده است، بنابراین بهتر است از درایوهای همسان استفاده شود. فضای ذخیره سازی موثر برابر است با تعداد درایوها منهای یک بار پایین ترین ظرفیت. بنابراین در شرایط ریاضی، (n-1) * Capacitymin است . بنابراین، اگر شما سه درایو 2GB در آرایه RAID 5 داشته باشید، ظرفیت کل 4 گیگابایت خواهد بود. یکی دیگر از آرایه RAID 5 که از چهار درایو 2 گیگابایتی استفاده می کند ظرفیت 6 گیگابایتی دارد.
در حال حاضر عملکرد برای RAID 5 کمی پیچیده تر از برخی از اشکال دیگر RAID است به دلیل فرآیند بولین که باید انجام شود برای ایجاد بیت برابر زمانی که داده ها درایو ها نوشته می شود. این بدان معنی است که عملکرد نوشتن کمتر از یک آرایه RAID 0 با همان تعداد درایوها خواهد بود. از سوی دیگر، خواندن عملکرد، همانطور که نوشتن، رنج می برد، زیرا پردازش بولی انجام نمی شود زیرا داده های مستقیم از درایو ها را می خواند.
مشکل بزرگ با تمام تنظیمات RAID
ما در مورد مزایا و معایب مختلف هر یک از سطوح RAID که می تواند در رایانه های شخصی مورد استفاده قرار گیرد مورد بحث قرار گرفته است، اما مسئله دیگری وجود دارد که بسیاری از مردم در هنگام ایجاد تنظیمات درایو RAID متوجه نمی شوند. قبل از راه اندازی RAID می توان از آن استفاده کرد، ابتدا باید توسط نرم افزار کنترل کننده سخت افزار یا درون نرم افزار سیستم عامل ساخته شود. این اساسا فرمت خاصی را که برای درست کردن نحوه نوشتن داده ها و خواندن درایو مورد نیاز است، راه اندازی می کند.
این احتمالا مانند یک مشکل صدق نمی کند، اما اگر شما حتی نیاز به تغییر آرایه RAID خود را دارید بایستی تغییر دهید. به عنوان مثال، می گویند شما در حال کم بودن اطلاعات هستید و می خواهید یک درایو اضافی برای یک آرایه RAID 0 یا RAID 5 اضافه کنید. در اغلب موارد، شما بدون باز کردن آرایه RAID قبلا قادر نخواهید بود که همچنین از هر داده ای که در آن درایو ها ذخیره شده است را حذف کنید. این به این معنی است که شما باید به طور کامل از اطلاعات خود پشتیبان تهیه کنید، درایو جدید را اضافه کنید، آرایه درایو را دوباره تنظیم کنید، قالب آرایه درایو را باز کنید، و سپس داده های اصلی خود را به دیسک بازگردانید. این می تواند یک روند بسیار دردناک باشد. در نتیجه اطمینان حاصل کنید که شما آرایه را به همان شیوه ای که میخواهید به اولین بار آن را انجام دهید تنظیم کنید.